“羲和号”发射成功!模拟动画看我国太阳探测破冰之旅
10月14日,我国在太原卫星发射中心采用长征二号丁运载火箭,成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”。该星将实现国际首次太阳Hα波段光谱成像的空间探测,填补太阳爆发源区高质量观测数据的空白,提高我国在太阳物理领域研究能力,对我国空间科学探测及卫星技术发展具有重要意义。
我国首次探测太阳的重大意义
一是实现我国太阳探测零的突破,标志着我国正式步入“探日”时代。
“羲和”号卫星的主要科学载荷——Hα成像光谱仪。太阳Hα谱线是光子与氢原子相互作用后电子能级跃迁产生的谱线之一,其线心位于可见光波段(波长为6562.85Å, 1Å等于10-10m),是太阳爆发时响应最强的色球谱线,能够直接反映爆发的源区特征。此前,只能在地球上进行探测,因受大气干扰,探测数据不连续不稳定,现在通过“羲和”号探测太阳Hα谱线,对其进行高分辨率成像,在46秒内获得全日面1600万个点上的光谱,在300余个波长点上同时获得色球和光球的二维图像,可以更加准确的获得太阳爆发时大气温度、速度等物理量的变化,进而建立太阳爆发从光球到日冕的能量积累、释放、传输的完整物理模型,对研究太阳爆发的动力学过程及物理机制提供关键依据,对太阳底层大气和太阳爆发的观测具有重要意义。“羲和”号卫星在轨开展的相关试验,是国际上第一次在太空进行Hα谱线研究,有望获得有国际影响力的科学产出,将显著提高我国在太阳物理领域的国际影响力。
二是在轨试验超高指向精度、超高稳定度的新型卫星平台技术,推动我国高精度卫星平台技术革命性、跨越性发展。
随着我国航天产业的不断发展,对地观测、空间科学探测等各类航天任务对高性能卫星平台的需求越来越迫切,尤其急需发展具有超高指向精度、超高稳定度指标的卫星平台。“羲和”号卫星平台从总体设计理念上打破传统固连设计思想,采用非接触磁浮作动器实现载荷舱与平台舱的动静隔离,通过主从协同设计,实现载荷舱超精超稳及两舱协同控制,解决了传统卫星载荷与平台固连设计导致的微振动难测、难控的技术瓶颈问题,与传统卫星平台相比,“羲和”号卫星平台的指向精度、姿态稳定度均提高了2个数量级。同时,“羲和”号卫星还将在轨验证无线能源传输、舱间无线通信、舱间激光通信、重复连接释放、舱间电缆脱落与收纳、原子鉴频太阳导航仪等多项新技术和新产品。“羲和”号高性能技术卫星平台在轨试验成功后,是世界上首次将磁悬浮技术在航天器上进行工程应用,将大幅提升我国空间观测技术水平,有望在将来的对地观测、空间科学探测等新一代航天任务中得到广泛应用,应用前景广阔。
三是开拓我国太阳探测国际合作和交流的新局面,大幅提高我国在太阳物理领域研究的国际地位。
国际太阳探测发展变化很快,我国在太阳观测领域发表论文数量已居世界第二位,但是使用的数据均来自于国外卫星数据。该卫星发射成功后,将打破我国在此领域的被动局面,我国将成立卫星数据科学委员会,制定数据政策,供国内外科学家研究、使用、共享卫星探测数据,力争产生原创性科学成果,为人类科学事业做出中国贡献。
四是激发探索空间科学的热情,培养创新高端人才。
通过首次太阳探测计划,可大量培养我国在空间科学和空间技术的高端创新人才,通过对所获数据的分析,并与世界其他国家开展太阳探测数据共享、结合和互补,更好地开展太阳活动机理研究,探索太阳系起源及演变规律,及对地球大气及生物圈的影响,提高我国空间科学国际竞争力。与此同时,进一步提高人民群众的科学素养,激发青少年探索空间科学的热情。
本次任务的特点
一是起步晚,起点高。
“十三五”期间,国家航天局组织中国航天科技集团、南京大学、中国科学院等单位,紧密围绕国家航天发展规划,瞄准我国航天发展急需的创新技术验证和空间科学前沿研究需求,制定了空间科学研究发展路线图,提出了“太阳Hα波段光谱成像探测+超高指向精度、超高稳定度卫星平台技术飞行验证”的任务目标。虽然起步晚,但在轨验证新技术新产品多,试验项目丰富,探测目标聚焦准确,研究起点高。
二是紧紧围绕太阳探测热点问题,提出中国特色太阳探测模式。
“羲和”号卫星采用国际首创的双超新技术卫星平台,实现了载荷在轨指向的超高精度和超高稳定度控制,比目前同等惯量的卫星平台提高了两个数量级。国际上首次提出了天文光谱测速导航新方法和新技术,通过太阳光谱的研究和利用实现每秒1米量级的飞行器高精度速度测量。这两项技术都具有国际先进水平。
三是组织国内优势单位大力协同,攻坚克难。
“羲和”号于2019年6月正式立项,研制周期短,技术难度大,国家航天局组织中国科学院、航天科技集团、南京大学等优势单位,充分发挥政府机构、科研院所、高等院校、工程研制单位作用,克服了研究时间短、经费少、研制难度大的不利因素,团结合作、群策全力,高效高质完成了研制发射任务。
我国首次太阳探测卫星发射正逢建党100周年,也是太原卫星发射中心第100次宇航发射任务。本次发射采用长征二号丁一箭十一星“拼车”发射方式,除将“羲和”号主星成功发射外,还将亚太空间合作组织2颗大学生小卫星、和德宇航公司2颗卫星、低轨导航增强试验卫星、轨道大气密度探测卫星、气象星座试验卫星、空间交通试验卫星等10颗搭载小卫星发射入轨。